9 Analisi delle prestazioni dell’Assemblaggio VAMPDAP

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229

9 Analisi delle prestazioni

dell’Assemblaggio VAMPDAP

In queste capitolo verrà analizzato l’assemblaggio dei due elementi che sono stati studiati nel corso di questo lavoro di tesi, l’induttore DAPROT3 e la pompa centrifuga VAMPIRE.

Figura 9-1 Assemblaggio VAMPDAP

I due elementi vengono montati solidali l’uno all’altro mediante un elemento che ha il duplice compito di collegare l’induttore con la pompa centrifuga e di convogliare il flusso in arrivo dall’induttore verso la pompa stessa.

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230

Figura 9-2 Assemblaggio VAMPDAP con adattatore

Qui di seguito si mostra la schematizzazione dell’assemblaggio VAMPDAP alloggiato nella camera di prova.

Figura 9-3 Rappresentazione schematica dell’assemblaggio VAMPDAP

I due elementi sono stati sviluppati da modelli analitici che prevedevano, come parametro operativo, l’utilizzo allo stesso valore della portata. Per le prove sull’assemblaggio VAMPDAP, eseguite in seguito alla campagna sperimentale sulla pompa centrifuga VAMPIRE, la configurazione delle prese di pressione è stata leggermente modificata. La figura seguente mostra la nuova configurazione dei trasduttori dell’apparato sperimentale.

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231

Figura 9-4 Rappresentazione schematica del posizionamento dei trasduttori di pressione sul circuito per l’assemblaggio VAMPDAP

Mentre nella schematizzazione seguente si mostrano le prese di pressione con i relativi trasduttori all’interno della camera di prova.

Figura 9-5 Rappresentazione schematica del posizionamento delle prese di pressione all’interno della camera di prova per l’assemblaggio VAMPDAP

Le prese di pressione utilizzate per la nuova configurazione sono le seguenti:

 Una presa di pressione in ingresso alla camera di prova a cui viene collegato il trasduttore assoluto di pressione da 1 bar, il trasduttore differenziale di pressione da 1 bar ed il trasduttore differenziale di pressione da 5 bar

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232

 Una presa di pressione sul convogliatore su cui viene collegato il trasduttore differenziale di pressione da 1 bar.

 Una presa di pressione sul diffusore su cui si collega il trasduttore assoluto di pressione da 6 bar

 Una presa di pressione all’uscita della camera di prova su cui si collega il trasduttore differenziale di pressione da 5 bar.

Il trasduttore assoluto di pressione da 1 bar misura la pressione in ingresso alla camera di prova, il trasduttore differenziale da 1 bar misura il salto di pressione dato dall’induttore tra l’ingresso ed a metà dell’adattatore. Il trasduttore assoluto da 6 bar misura la pressione media sul diffusore dopo le 2 giranti, mentre il trasduttore differenziale da 5 bar misura il salto di pressione tra ingresso e uscita dalla camera di prova.

Prove non cavitanti

9.1

Le prove di prestazione ai regimi non cavitanti sono state eseguite a 1500 rpm e a 2000 rpm ed analogamente all’induttore e alla pompa centrifuga analizzati in precedenza singolarmente, le misure sono state confrontate per verificare l’effettiva similitudine dei risultati.

Le figure che seguono mostrano le curve di prestazione non cavitanti ai diversi valori di velocità di rotazione.

Figura 9-6 Prestazioni non Cavitanti dell’assemblaggio VAMPDAP,DAPROT3 e VAMPIRE a 1500 rpm

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

VAMPDAP Prove NON cavitanti 1500 rpm





 = 1500 rpm, DAPROT3

 = 1500 rpm, VAMPIRE

(5)

233

Figura 9-7 Prestazioni non Cavitanti dell’assemblaggio VAMPDAP,DAPROT3 e VAMPIRE a 2000 rpm

Le due figure precedenti mostrano l’andamento delle prestazioni per i 3 elementi, ma i dati sono stati presi all’interno della stessa prova. Quindi, ad esempio, la curva blu della Figura 9-6 non mostra i risultati delle prestazioni non cavitanti dell’induttore preso singolarmente in prove precedenti, ma mostra il salto di pressione che l’induttore genera accoppiato con la pompa centrifuga VAMPIRE. Questa particolarità, possibile grazie alla modifica al tappo del circuito che permette più misure di pressione contemporaneamente all’interno della camera di pressione descritta al paragrafo 8.2,permette un indagine più approfondita dei comportamenti dei due elementi nel loro moto “simbiotico”, e non nelle condizioni singole.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

VAMPDAP Prove NON cavitanti 2000 rpm





 = 2000 rpm, DAPROT3

 = 2000 rpm, VAMPIRE

(6)

234

Figura 9-8 Confronto delle prestazioni non cavitanti

Infine come si vede dalla Figura 9-8 la prevalenza dell’assemblaggio e dei suoi elementi singoli si sovrappone perfettamente indipendentemente dall’aumentare della velocità di rotazione.

Prove cavitanti fredde

9.2

L’analisi delle prestazioni cavitanti dell’assemblaggio VAMPDAP viene eseguita con la medesima procedura utilizzata per gli elementi singoli. Come per le prove calde eseguite sulla pompa VAMPIRE inoltre viene eseguita una sola prova discreta per la validazione dei risultati. Qui di seguito si riportano gli andamenti della pressione in ingresso alla camera di prova per tutti i valori delle portate scelti.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

VAMPDAP CONFRONTO Prove Prestazioni

   = 1500 rpm, DAPROT3  = 1500 rpm, VAMPIRE  = 1500 rpm, VAMPDAP  = 2000 rpm, DAPROT3  = 2000 rpm, VAMPIRE  = 2000 rpm, VAMPDAP

(7)

235

Figura 9-9 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=24.61 l/s

0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

VAMPDAP Prove CAVITANTI 2750 rpm Q=24.61 l/s

Tempo (s) P re ssi o n e i n i n g re sso ( b a r)  = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s 0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Tempo (s) P re ssi o n e i n i n g re sso ( b a r)  = 275 rpm , Q = 26.15 l/s

(8)

236

0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

(9)

237

Una volta accertato che la variazione della pressione per le diverse prove ha un andamento pressoché lineare vengono mostrati i grafici

 

 ,

 

n



e

  

n  , per il controllo di

ciascuna prova. Inoltre, come già accennato, per la prova di portata Q=30.77 l/s verranno presentati i risultati anche della prova discreta, sovrapposti a quelli della prova continua.

0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

(10)

238

Figura 9-15 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=24.61 l/s

Figura 9-16 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=24.61 l/s

Figura 9-17 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=24.61 l/s

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

VAMPDAP Prove CAVITANTI 2750 rpm Q=24.61

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s

(11)

239

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 26.15 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 26.15 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 26.15 l/s

(12)

240

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 27.69 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 27.69 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 27.69 l/s

(13)

241

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 32.31 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 32.31 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 32.31 l/s

(14)

242

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 33.85 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 33.85 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 33.85 l/s

(15)

243

Figura 9-30 Curva delle prestazioni cavitanti continue e discrete per Q=30.77 l/s

Figura 9-31 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per Q=30.77 l/s

Figura 9-32 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=30.77 l/s sovrapposto alle prove discrete

Come si vede dalle ultime figure (da Figura 9-30 a Figura 9-32) i risultati delle prove continue sono concordi con i risultati di quelle discrete confermando la buona riuscita delle prove stesse.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s (discreta) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s (discreta) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s (discreta)

(16)

244

Nella figura seguente si riportano le curve di prestazione ai regimi cavitanti per tutti i valori delle portate, insieme al valore della caduta di prevalenza percentuale



2% del 2%.

Figura 9-33 Confronto delle prestazioni cavitanti con indicata la caduta della prevalenza percentuale del 2%

Il valore della caduta di pressione, nonostante il valore percentuale ridotto rispetto ai 3% o 5% usati nelle prove esposte in precedenza, non è presente su tutte le curve. Questo fenomeno è dovuto alla presenza dell’induttore. L’induttore genera un salto della prevalenza durante il suo moto, incrementando la pressione in ingresso alla pompa centrifuga. Questo salto di pressione abbassa il valore di breakdown



b. Per i valori del numero di Eulero



analizzati quindi la

cavitazione presente nell’induttore non si è completamente estesa anche alla pompa centrifuga. Dal momento che la pompa centrifuga è la principale responsabile del salto di pressione e che la cavitazione si trova solo sull’induttore, le prestazioni rimangono ancora pressoché costanti.

Prove cavitanti calde

9.3

L’assemblaggio VAMPDAP è stato sottoposto anche a prove a regime cavitante a temperature calde, alla temperatura di 80°C. Nelle figure seguenti si mostrano gli andamenti della pressione in ingresso alla camera di prova per le stesse portate eseguite in precedenza a temperatura ambiente. 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

VAMPDAP CONFRONTO Prove CAVITANTI 2750 rpm

  Q = 24.61 l/s Q = 26.15 l/s Q = 27.69 l/s Q = 30.77 l/s Q = 32.31 l/s Q = 33.85 l/s  a 2%

(17)

245

Figura 9-34 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=24.61 l/s a T=80°C

0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

VAMPDAP Prove CAVITANTI 2750 rpm T=80°C Q=24.61 l/s

(18)

246

0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

(19)

247

Dopo le curve delle pressioni in ingresso dove si mostra l’andamento pseudo-lineare della variazione di pressione, si presentano le curve

 

 ,

 

n



e

  

n per i sei diversi

valori delle portate. Inoltre per il valore della portata Q=30.77 l/s, similmente a quanto fatto per

0 50 100 150 200 250 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Tempo (s) P re ssi o n e i n i n g re sso ( b a r)  = 2750 rpm , Q = 33.85

(20)

248

il caso a temperatura ambiente, vengono eseguite le prove discrete e sovrapposte a quelle continue come ulteriore controllo.

Figura 9-40 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=24.61 l/s a T=80°C

Figura 9-41 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=24.61 l/s a T=80°C

Figura 9-42 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=24.61 l/s a T=80°C

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  n o m  = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

VAMPDAP Prove CAVITANTI 2750 rpm T=80°C Q=24.61

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 24.61 l/s

(21)

249

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 26.15 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 26.15 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 26.15 l/s

(22)

250

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 27.69 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 27.69 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 27.69 l/s

(23)

251

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 32.31 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 32.31 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 32.31 l/s

(24)

252

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 33.85 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 33.85 l/s 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 33.85 l/s

(25)

253

Figura 9-55 Curva delle prestazioni cavitanti continue e discrete per Q=30.77 l/s a T=80°C

Figura 9-56 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per Q=30.77 l/s a T=80°C

Figura 9-57 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=30.77 l/s a t=80°C

Le figure precedenti (da Figura 9-40 a Figura 9-57) mostrano l’effettiva correttezza dello svolgimento delle prove e per la portata Q=30.77 l/s anche l’effettiva sovrapponibilità delle

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4

   = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s (discreta) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s (discreta) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

  /  no m  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s  = 2750 rpm , Q = 30.77 l/s (discreta)

(26)

254

prove continue con quelle discrete. Infine si mostrano le curve

 

 delle diverse portate e si evidenzia il valore significativo della caduta di prevalenza percentuale del 2%.

Figura 9-58 Confronto delle prestazioni cavitanti con indicata la caduta della prevalenza percentuale del 2%

Effetti termici sull’assemblaggio

Come per l’induttore inoltre è possibile, una volta conseguiti i risultati delle prove alle differenti temperature, eseguire un controllo degli eventuali effetti termici sulla cavitazione. Il controllo viene fatto sovrapponendo i risultati alle due diverse temperature delle curve cavitanti allo stesso valore della portata. Qui di sotto sono riportati i risultati di tale indagine.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

VAMPDAP CONFRONTO Prove CAVITANTI 2750 rpm T=80°C

  Q = 24.61 l/s Q = 26.15 l/s Q = 27.69 l/s Q = 30.77 l/s Q = 32.31 l/s Q = 33.85 l/s  a 2%

(27)

255

Figura 9-59 Confronto tra prestazioni cavitanti a T=20°C e T=80°C alla portata Q=24.61 l/s

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

VAMPDAP CONFRONTO Prove CAVITANTI Q=24.61 l/s

  Q = 24.61 l/s , T=20°C Q = 24.61 l/s , T=80°C 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

  Q = 26.15 l/s , T=20°C Q = 26.15 l/s , T=80°C 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4





Q = 27.69 l/s , T=20°C Q = 27.69 l/s , T=80°C

(28)

256

Come si nota dalle curve mostrate in precedenza (da Figura 9-59 a Figura 9-64) gli effetti termici per l’assemblaggio VAMPDAP alle temperature a cui sono svolte le prove non sono molto evidenti. 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.15 0.2 0.25 0.3

  Q = 30.77 l/s , T=20°C Q = 30.77 l/s , T=80°C 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.15 0.2 0.25 0.3

  Q = 32.31 l/s , T=20°C Q = 32.31 l/s , T=80°C 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.15 0.2 0.25 0.3





Q = 33.85 l/s , T=20°C Q = 33.85 l/s , T=80°C

(29)

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